97971188

Sete di IA

L'utilizzo di nuove tecnologie e dell’intelligenza artificiale per ridurre gli sprechi d’acqua.

di Andrea Daniele Signorelli
03 novembre 2020
9 min di lettura
di Andrea Daniele Signorelli
03 novembre 2020
9 min di lettura

La popolazione mondiale continua ad aumentare e attorno al 2050 raggiungerà quota 10 miliardi. Questo potrebbe causare un ulteriore sfruttamento delle risorse naturali a scopi agricoli per i quali oggi è impiegato il 70% dell’acqua dolce. Se non bastasse, il cambiamento climatico sta facendo aumentare le zone aride e desertificate nel mondo. Già solo osservando queste tre tendenze si intuisce perché il nostro bene più prezioso, l’acqua dolce, sia sottoposto a una attenzione costante. I dati parlano chiaro: delle 37 principali falde acquifere del mondo, 21 si stanno riducendo. Un fenomeno che si sta verificando ovunque: Cina, Stati Uniti, Italia, come mostra uno studio della NASA.

In India, il livello del bacino del Gange continua a scendere di 6,3 centimetri ogni anno, a causa dell’eccessivo sfruttamento per l’agricoltura da un paese in continua crescita demografica. In Cina, a causa del riscaldamento globale, il ghiacciaio dell’altopiano del Tibet non è più una fonte stabile di approvvigionamento idrico per lo Yangtze e il Fiume Giallo, che hanno quindi ridotto la loro portata del 14% dagli anni ’90 a oggi. Lo scenario è inquietante e lascia presagire un immediato futuro in cui l’acqua a disposizione sarà sempre meno. È difficile capire come accada in un pianeta che non solo ne è ricoperto per il 70%, ma in cui la presenza di H2O è stabile da sempre.

Una goccia nell’oceano

Sulla Terra ci sono 1.386.000.000 chilometri cubici di acqua ed è una quantità stabile da miliardi di anni, grazie al ciclo idrologico che fa tornare sulla Terra l’acqua evaporata. Di questa impressionante quantità di oro blu però, il 97% è salato e quindi inutilizzabile a scopi agricoli o per il consumo umano. Il 2% è intrappolato nei ghiacciai e nelle calotte polari. Persino l’1% rimanente non è interamente alla nostra portata. Fatti i conti, l’uomo può utilizzare solo lo 0,5% dell’H2O presente sulla terra: quella dei fiumi, dei laghi, l’acqua che si scioglie dai ghiacciai o che si trova sottoterra nelle falde acquifere e non solo.

Una piccola percentuale inoltre è sottoposta a una vigilanza sempre maggiore, provocando, soprattutto nei periodi di siccità sempre più frequenti, lo svuotamento delle riserve idriche, da cui l’acqua viene prelevata in quantità nettamente superiore alla rapidità con cui le scorte di ricostituiscono. Se non bastasse, anche l’inquinamento delle scorte continua ad aumentare: i fertilizzanti impiegati in agricoltura introducono infatti nitrati nelle riserve e possono rendere l’acqua inadatta a essere bevuta o impiegata per l’irrigazione. In sintesi: le falde acquifere si svuotano, i ghiacciai si sciolgono mettendo a repentaglio il loro apporto d’acqua, l’inquinamento aumenta e la richiesta di H2O non fa che crescere.

Limitare le perdite

Il risultato è che, già negli anni scorsi, alcune metropoli si sono trovate ad affrontare delle vere e proprie crisi idriche. Sul finire del 2017, Città del Capo ha rischiato di lasciare i suoi abitanti senza acqua del rubinetto. Una crisi che venne evitata all’ultimo attraverso un razionamento d’emergenza e modificando alcune abitudini. L’Australia riuscì a superare l’ondata di siccità che la colpì dal 1997 al 2009, solo dimezzando l’utilizzo di acqua. Israele ha affrontato con successo una costante carenza, diventando uno dei paesi più avanzati al mondo nella gestione delle risorse idriche, in grado di riciclare le acque reflue e riutilizzarle, per soddisfare il 40% del bisogno di acqua a scopo agricolo dell’intera nazione.

Quanta se ne possa risparmiare grazie a un utilizzo più accorto lo dimostra un altro semplice numero: in Italia gli acquedotti perdono circa il 40% della nostra risorsa più preziosa. Basterebbe ridurre drasticamente questo numero per allentare notevolmente la pressione sulle falde acquifere, che anche da noi stanno gradualmente calando di livello. Ed è proprio questo uno dei tanti modi in cui la tecnologia può aiutare a eliminare sprechi non più sostenibili.

IA per non rimanere a secco

Ad avere le potenzialità più promettenti è l’intelligenza artificiale, che, grazie alla capacità di scovare correlazioni all’interno di enormi quantità di dati, potrebbe contribuire concretamente alla salvaguardia dell’oro blu. Un team di ricercatori dell’Università di Adelaide, in Australia, ha per esempio sviluppato un sistema che utilizza il deep learning (la tecnica algoritmica oggi impiegata in quasi tutte le applicazioni dell’intelligenza artificiale) per “migliorare considerevolmente l’individuazione delle crepe negli acquedotti”. Per riuscire in questa impresa di cruciale importanza, sono stati piazzati lungo la rete idrica dei sensori che monitorano il comportamento dell’acqua, a partire dalla pressione esercitata sulla tubatura.

Analizzando questi dati, il sistema di deep learning è in grado di capire quando la pressione diminuisce a causa di una perdita, localizzandola rapidamente e con grande precisione. Questo è solo uno dei tanti esempi che dimostrano come un approccio data-driven alla gestione dell’acqua, che sfrutti le straordinarie capacità di calcolo dell’intelligenza artificiale, possa realmente fare la differenza. Un secondo esempio relativo agli acquedotti è quello di Fracta, startup californiana. Ha sviluppato un sistema in grado di riconoscere quali parti di un acquedotto vadano sostituite a causa di un elevato stato di degrado. In questo modo, le amministrazioni possono ottimizzare, rendere più tempestivi ed economici, gli interventi di riparazione o sostituzione.

Fracta analizza il tipo di suolo in cui l’acquedotto si trova, la topografia del territorio, le condizioni meteo della zona e molti altri elementi, al fine di stimare quali parti dell’acquedotto siano a imminente rischio di perdite. Perdite, sprechi e consumi eccessivi avvengono anche all’interno delle abitazioni, dove possono però essere individuati usando i contatori per l’acqua smart. È il caso di Valor Water, società di San Francisco che utilizza sempre l’intelligenza artificiale per analizzare le anomalie rilevate dai contatori smart e che promette di distinguere anche se a causarle sono delle perdite o invece il consumo eccessivo, fornendo consigli per ridurre gli sprechi.

Agricoltura e alta tecnologia

Tubature malandate ed eccessivi consumi domestici rappresentano però solo una piccola parte del problema. Il 70% dell’acqua consumata viene infatti impiegata in agricoltura, ed è qui che bisogna intervenire per ridurre il più possibile gli sprechi, che nel 60% dei casi sono causati da utilizzi poco efficienti e quindi migliorabili. Blue Tentacles è una startup italiana che sfrutta un sistema di precisione basato sulla IA, che impiega sensori per prendere nota di umidità, temperatura, clima, previsioni meteorologiche e dati satellitari. I dati rilevati aiutano gli agricoltori a ottimizzare i consumi per l’irrigazione, risparmiando così acqua ed energia.

Grazie a strumenti di questo tipo non sarà più necessario irrigare indiscriminatamente ogni parte di terreno: si potrà invece riconoscere, grazie ai dati raccolti da sensori o da droni e analizzati da un sistema di intelligenza artificiale, quali parti o colture stanno soffrendo per la scarsità d’acqua e quali invece ne stanno magari ricevendo troppa. I sensori piantati nel terreno misurano infatti l’umidità del suolo e inviano le analisi allo smartphone dell’agricoltore su cui è installata l’apposita app, che incrocia questi dati con le previsioni meteo ed è così in grado di calcolare quanta acqua serva alle differenti colture, somministrandola automaticamente. 

I vantaggi dell’impiego di tecnologie digitali nel mondo agricolo, riguardano anche la fondamentale riduzione dell’utilizzo delle sostanze inquinanti che compromettono la qualità dell’acqua. Uno studio del parlamento europeo ha stimato che l’utilizzo di algoritmi, droni e sensori connessi alla rete –in altri termini, della Internet of Things– nel settore agricolo potrebbe ridurre dell’85% l’impiego di pesticidi. Grazie all’analisi dei dati forniti dai sensori, gli agricoltori potranno conoscere con largo anticipo i problemi legati a malattie e parassiti. Questo permetterà non solo di produrre alimenti di qualità superiore, ma anche di aumentare considerevolmente la resa dei raccolti. E quindi, nel più classico dei circoli virtuosi, di produrre più cibo a parità di acqua consumata.

L'autore: Andrea Daniele Signorelli

Giornalista freelance, scrive di Nuove Tecnologie, Politica e Società.